机器人基础绪论
机器人学基础 第1章 绪论 蔡自兴1PPT课件
Isaac Asimov
1.1 Development of Robotics
5
1.1.1 History of Robotics
1962年，美国万 能自动化公司（ Unimation）的 第一台机器人 Unimate在美国 通用汽车公司投 入使用，标志着 第一代机器人的 诞生。
1.1 Development of Robotics
Definition 4
机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行 某些操作和移动作业任务的机械装置”。 —— (National Bureau of Standards, NBS)
1.1 Development of Robotics
12
1.1.2 Definition of Robotics
1.1 Development of Robotics
7
1.1.1 History of Robotics
1978年，美国 Unimation公司推 出通用工业机器 人PUMA，这标 志着工业机器人 技术已经完全成 熟。PUMA至今 仍然工作在工厂 第一线。
1.1 Development of Robotics
9
1.1.1 History of Robotics
2006年 6月，微软公司 推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化 、平台统一化的趋势越 来越明显，比尔·盖茨 预言，家用机器人很快 将席卷全球。
1.1 Development of Robotics
10
1.1.2 Definition of Robotics 机器人的定义
Robot(英文，“机器人”)
1.1 Development of Robotics
01-智能机器人系统-绪论-从机器人到智能机器人
智能机器人系统绪论主讲人：郑志强国防科技大学智能科学学院机器人“制造业皇冠顶端的明珠”机器人“制造业皇冠顶端的明珠”由于大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术同机器人技术相互融合步伐加快，3D打印、人工智能迅猛发展，制造机器人的软硬件技术日趋成熟……军用无人机、自动驾驶汽车、家政服务机器人已经成为现实，有的人工智能机器人已具有相当程度的自主思维和学习能力……我就在想，我国将成为机器人的最大市场…….我们要审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进。
——习主席在2014年两院院士大会上的讲话机器人的定义机器人是一个可计算机编程的机器，能够自动地执行一系列复杂的动作。
机器人可通过外部控制设备或者内嵌的控制系统导引。
机器人可能按照人类的模样构建，但是大多数机器人是设计来执行特定任务的机器，而不考虑其模样。
机器人的定义A robot is a machine—especially one programmable bya computer—capable of carrying out a complex series ofactions automatically.Robots can be guided by an external control device or the control may be embedded within.Robots may be constructed to take on human form butmost robots are machines designed to perform a task with no regard to how they look.https:///wiki/Robot机器人的实例机器人可以是自主的、半自主的、遥控的。
机器人包括类人机器人、工业机器人、服务机器人、医疗机器人、娱乐机器人、康复机器人、群体机器人、无人机、无人车、无人艇、微纳米机器人……机器人的实例类人机器人焊接机器人四足仿生机器人机器人的实例手术机器人拟人机器人阿西莫夫-机器人三法则机器人不能伤害人类，或坐视人类受到伤害而袖手旁观除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令在不违背第一和第二法则前提下，机器人必须保护自己阿西莫夫-机器人三法则阿西莫夫提出的“机器人三原则”为机器人规定了伦理性纲领，一直是机器人科学家研究开发工作的准则。
01第一章 KUKA机器人绪论
后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。
进入20世纪80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才开始真正重视机器人。制定和采取了相应 的政策和措施，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费， 把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的
1.1 工业机器人的应用、发展和分类
（1）直角坐标系
-- 产品分类与应用
直角坐标系机器人模型
直角坐标系机器人实体
直角坐标机器人 具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部 的空间位置，其动作空间为一长方体。
1.1 工业机器人的应用、发展和分类
（2）柱面坐标系
-- 产品分类与应用
1.1 工业机器人的应用、发展和分类
2 、按机器人的机构特征划分 工业机器人的结构形式
-- 产品分类与应用
按机器人结构坐标系特点方式 1）直角坐标型机器人
工业机器人的结构形式
直角轴线的移动来实现机器人 手部空间位置的改变。 2）圆柱坐标型机器人 通过两个移动和一个转动实现位置的改变。 3）极坐标型机器人 运动由一个直线运动和两个转动组成。 4）关节型机器人 运动由前后的俯仰及立柱的回转组成。
《工业机器人技术基础》课程教学大纲
《工业机器人技术基础》课程教学大纲一、课程地位与作用工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。
这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。
工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸方面具有举足轻重的地位。
本课程是以工业机器人概述、基本组成及技术参数、本体与控制器连接、末端操作器、工业机器人的环境感觉技术、编程语言介绍、工业机器人系统集成项目流程等为研究对象的一门专业基础课。
二、教学目标学生通过对本课程的学习，熟知工业机器人使用及搬运安全事项；了解工业机器人常见国际品牌与国内品牌；掌握工业机器人的三大组成部分和六个子系统；工业机器人的主要技术参数和常用软件，工业机器人末端操作器种类与应用等，让学生对工业机器人的定义、发展历史及前景、运用领域、基本组成、主要技术参数有一个初步的认识，为后面的专业核心课程打下理论基础，培养学生的学习兴趣，建立长期的学习计划。
同时树立示教器、专用设备、教具使用的安全意识及保养意识，使学生初步具备分析和解决基础技术问题的能力。
三、课程教学内容与方法设计第一章绪论【教学目标】1.掌握工业机器人行业典型应用、市场前景；2.熟知工业机器人品牌认识及行业应用前景；3.熟知使用机器人安全注意事项以及机器人的分类。
【重点难点】1.工业机器人的应用环境；2.工业机器人的使用安全；【教学内容】1.机器人的分类；2.工业机器人的应用环境，工业机器人的历史发展；3.工业机器人家族介绍；4.工业机器人应用安全注意事项。
【教学方法与设计】1.本章主要采用哪些教学方法？通过实际工程案例的讲解来引导知识点的学习和应用。
通过讲授和多媒体教学的方式,并结合板书进行教学，在讲解过程中注重与学生互动。
2.如何组织教学？运用哪些教学手段？在课堂中针对重难点内容不仅要通过多媒体展示，还要进行关键词组的板书。
机器人技术基础复习要点
机器人技术基础复习要点第一章：绪论1.机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人，操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。
中型。
小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。
按机座可动分类分为固定式和移动式。
2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统，机器人-环境交互系统，人机交互系统。
3.机器人的技术参数：自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度：主要依存于机械误差，控制算法误差与分辨率系统误差；重复定位精度；是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同，通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构：传动部件，机身及行走机构，臂部，腕部，手部。
2.机器人本体材料的选择：强度高，弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好。
3.机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活，导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。
4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式，其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。
5.臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力；刚度高；导向性能好，运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。
6.机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多，质量较大，如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时，将产生冲击和振动。
这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。
机器人技术基础复习要点
机器人技术基础复习要点第一章:绪论1。
机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人,操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。
中型。
小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。
按机座可动分类分为固定式和移动式.2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统,机器人—环境交互系统,人机交互系统。
3.机器人的技术参数：自由度:是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度:主要依存于机械误差,控制算法误差与分辨率系统误差;重复定位精度;是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同,通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构:传动部件,机身及行走机构，臂部,腕部，手部.2。
机器人本体材料的选择：强度高,弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好. 3。
机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活,导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。
4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式,其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。
5。
臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力;刚度高；导向性能好,运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。
6。
机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多,质量较大,如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时,将产生冲击和振动。
这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。
机器人学基础绪论蔡自兴课件
服务机器人应用与发展趋势
总结词
服务机器人在餐饮、酒店、医疗等领域的应用日益增多，提高服务质量、降低人力成本，未来发展趋 势为多样化、智能化、人性化。
详细描述
服务机器人主要应用于餐饮、酒店、医疗等领域，能够提供送餐、接待、导诊等服务。随着技术的不 断进步，服务机器人的应用场景也将不断拓展。未来，服务机器人将朝着更多样化、智能化和人性化 的方向发展，能够更好地满足人们的需求，提高服务质量和效率。
机器人实时控制系统的实现方法
针对不同类型机器人的实时控制策略：轮式、足式、机 械臂等
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机器人应用与发展趋势
工业机器人应用与发展趋势
总结词
工业机器人在制造业中的应用广泛，可提高生产效率、降低人工成本，未来发展趋势为智能化、柔性化、协同化。
详细描述
工业机器人主要应用于生产线自动化、物料搬运、仓储管理等场景。在汽车制造、机械加工、电子产品制造等行 业中，工业机器人的应用尤为突出。未来，随着技术的不断进步，工业机器人将朝着更智能化、柔性化和协同化 的方向发展，能够适应更多复杂生产环境和生产需求。
03
机器人感知与感知技术
机器人感知概述
感知
机器人通过传感器获取环境信 息，并对信息进行处理以实现
决策和控制。
感知系统
由多种传感器组成，如视觉、听觉、 触觉等，实现对外界环境的感知。
感知技术发展
随着技术的不断发展，感知系统越 来越复杂，对机器人的控制精度和 适应能力的要求也越来越高。
机器视觉
定义 机器视觉是通过图像传感器获取环境图像，并对图像进行处理 以实现决策和控制的技术。
航空航天
在航空航天领域，机器人可以 执行危险或者高精度任务，提 高工作效率和安全性。
机器人技术绪论PPT课件
情感识别与表达
结合情感计算技术，机器人能够识别和表达情感，使人机交互更 加富有情感色彩。
个性化交互
根据用户的个性化需求和偏好，机器人可以提供定制化的服务和 交互体验，提高用户满意度。
06
未来展望与产业发展趋势
控制与优化技术
控制理论
介绍控制理论在机器人控制中的 应用，如PID控制、鲁棒控制、
自适应控制等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优化算法
阐述优化算法在机器人控制中的 作用，如遗传算法、粒子群算法、
模拟退火算法等。
多机器人协同控制
探讨多机器人系统中的协同控制 方法，如分布式控制、集中式控
制、分层式控制等。
04
典型机器人系统介绍及案例分析
THANKS
感谢观看
国外研究现状
美国、日本和欧洲等发达国家在机器人技术研究方面处于领先地位。这些国家不仅拥有先进的研发技术和丰富的 经验积累，还形成了完整的产业链和生态系统。近年来，随着人工智能技术的快速发展，国外机器人技术开始向 智能化、自主化方向发展。
02
机器人基本原理与结构
机器人运动学原理
01
02
03
机器人运动学概述
应用案例
工业机器人在汽车制造、电子制造、塑料制品等领域得到广泛应用。例如，在汽车制造中 ，工业机器人可完成车身焊接、零部件装配等任务，提高生产效率和产品质量。
服务机器人系统及应用案例
服务机器人的定义和分类
服务机器人是一种能够为人类提供服务的自动化设备，根据服务内容和场景可分为家用服务机器人、医疗服务机器人 、教育服务机器人等。
传感器与执行器的集成
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论一、背景介绍随着科技的不断发展，机器人技术已经广泛应用于工业生产、医疗卫生、军事防卫、探险勘探、教育娱乐等领域。
其中，工业机器人是机器人技术的重要应用领域之一，逐渐成为了传统工业生产的代表。
工业机器人可以帮助生产企业提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，应用前景非常广阔。
二、教学目标1.熟悉工业机器人的定义、分类和特点。
2.了解工业机器人的工作原理和基本结构。
3.掌握工业机器人的编程和控制方法。
4.学习工业机器人的应用领域和前景。
三、教学内容3.1 工业机器人的定义、分类和特点3.1.1 定义工业机器人是一种能够代替人工完成一系列工业生产任务的具有一定自主能力的现代化设备系统。
3.1.2 分类•按控制方式分类：自动化控制机器人和计算机控制机器人。
•按使用范围分类：坐标运动机器人和自由运动机器人。
•按控制点数分类：点位控制机器人、直线控制机器人和轨迹控制机器人。
•按特殊功能分类：喷涂机器人、焊接机器人、搬运机器人、装配机器人等。
3.1.3 特点•根据不同的工程任务可以进行编程和处理。
•可以实现多重动作，并按照指定的工艺程序工作。
•具有高精度、高重复性和高柔性等特点。
3.2 工业机器人的工作原理和基本结构3.2.1 工作原理工业机器人的工作原理是：•通过机械手臂的移动、旋转和伸缩等运动，将物体从一个位置转移到另一个位置。
•通过机械手臂上的末端执行器，对物体进行加工或者其他处理。
3.2.2 基本结构工业机器人的基本结构是：•机械臂：用来进行物体的搬运、加工等操作。
•控制器：通过对机械臂的控制，实现机械臂的动作。
•编程装置：通过编程，控制机器人的动作。
3.3 工业机器人的编程和控制方法3.3.1 编程方法•离线编程：将机器人的动作指令通过计算机编程，将编好的程序传输到机器人控制器中，从而操控机械臂执行动作。
•在线编程：直接在机械手臂上编程。
3.3.2 控制方法•点位控制法：将机器人手臂移动到指定的位置上。
机器人技术基础与应用实践-基于模块化的机器人创意设计与实现 第0章 绪论
✓ 电源系统 • 是机器人系统的重要组成部分， 也是机器人能够稳定工作的基本保障， 分为直流电源和交流 电源 （如无特殊说明， 本书以 ７～１２ Ｖ 直流电源供电为主）。
更替性强，也比较符合现代工业化生产的要求。
谢谢大家
——能歌善舞的伶人；春秋时期的鲁班
制造木鸟 “飞行三日不下”； 三国时期蜀国丞相诸葛亮成功发明了 “木牛流马” 等。
✓ Robot一词最早出现于1920年， 是捷克作家 Karal Capek 在他的科幻小说 《罗萨姆的
万能机器人》 中首先提出。
• 书中构思的机器人-Robot：能够代替人类、 不知疲劳地艰苦工作
✓ 交互系统 • 交互系统主要包括人机交互系统、 机器人与环境交互系统。 • 人机交互系统是人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置； • 机器人与环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
2. 常见的机器人设计组件
0.4 模块化机器人实践平台的特点
1. 模块化实践平台与模块化机器人
• 如，AlphaGo
0.2 机器人的发展历史
2. 机器人的主要ຫໍສະໝຸດ 途机器人目前正广泛应用于工农业生产、 军事科研、 空间探索、 医疗技术、 日常生活等领域， 并且随着技术的发展， 应用的范围不断扩大， 相信不远的将来我们会在更多的应用领域看到机器人的 身影。
0.3 如何设计制作机器人
1. 机器人系统的构成
业机器人
机器人导论绪论PPT课件
2021/3/7
CHENLI
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英国1967年英国 Hall Automation公司研制出自己 的机器人RAMP .从70年代末开始，英国政府转而采取 支持态度，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策 和措施.
法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在 机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。
2021/3/7
CHENLI
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“机器人”所具有的二个共同点：
1) 是一种自动机械装置，可以在无人参与 下，自动完成多种操作或动作功能，即 具有通用性。
2) 可以再编程，程序流程可变，即具有柔 性(适应性）。
2021/3/7
CHENLI
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1.1.3 机器人的主要特点
1．通用性 机器人的通用性取决于它的 几何特性和机械能力。即指执行不同功能 完成同一任务的能力和完成多样不同简单 任务的能力。或者说在机械结构上允许机 器人执行不同的任务或以不同的方式完成 同一任务。
2021/3/7
CHENLI
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其技术全面、先进，适应性也很强。具 体表现在： （1）性能可靠，功能全面，精确度高； （2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、 应用广，水平高居世界之首； （3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工 智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用； （4）高智能、高难度的军用机器人、太空机 器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦 察、站岗及太空探测方面。
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CHENLI
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德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次 于日本和美国。始终坚持技术应用和社会需求相 结合的原则。德国看到了机器人等先进自动化技 术对工业生产的作用，提出了1985年以后要向高 级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过 近十年的努力，其智能机器人的研究和应用方面 在世界上处于公认的领先地位。
《机器人技术基础》课程大纲
《机器人技术基础》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：机器人技术基础英文名称：Robotic Technology Foundation二、课程编码及性质课程编码：0801051课程性质：选修课三、学时与学分总学时：32学分：2.0四、先修课程机械原理、机械设计、材料加工工程、工业控制五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供机械科学与工程专业和机电一体化专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是本专业的核心选修课程之一，其教学目的主要包括：1. 系统全面掌握机器人技术专业知识，具备应用这些知识分析、解决机器人应用中的系统集成及其自动化控制等复杂问题的能力；2. 掌握机器人概况、机器人学的数学基础、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制原则与方法、机器人在材料成型加工中的应用以及人工智能，具备针对不同需求设计机器人集成制造/加工系统的能力；3. 理解不同机器人系统架构的特点与共性问题，掌握机器人路径规划与离线仿真分析方法，具备机器人集成系统的性能分析与评价能力；4. 了解机器人技术的发展前沿，掌握其在机械制造、材料成型、医疗、电子、航空航天与资源开发等行业的发展特点与动向，具备研发机器人制造/加工的基础与能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）机器人应用范围非常广泛，其形式与结构等也多种多样，本课程以介绍机器人系统结构、设计与控制为主体，以讲述机器人集成制造/加工系统为重点；2）在全面了解与掌握机器人系统种类及结构特点的基础上，重点学习机器人系统设计与控制技术、机器人路径规划、离线仿真以及集成系统设计与实现；3）课程将重点或详细介绍机器人在机械制造、材料加工工程、先进制造中的典型应用，而对较普遍应用的系统仅作简要介绍或自学。
4）重点学习的章节内容包括：第3章“机器人运动学与动力学”（4学时）、第4章“机器人的驱动与控制”（4学时）、第5章“机器人轨迹规划及离线仿真”（4学时）第6章“工业机器人应用”（8学时）第7章“机器人系统集成技术”（4学时）。
机器人导论01绪论PPT课件
1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人， 装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。
春秋后期，据《墨经》记载，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行 “三日不下” 。
公元前2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人──太罗斯，它是以水、 空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像，它可以自己开门，还可以 借助蒸汽唱歌。
1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计 里鼓车，计里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
(6) 机器人语言；
(7) 装置与系统结构；
(8) 机器人智能等。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
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1.3 机器人的定义和分类
（Definition and Classifying for Robots）
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
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1.2 机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
古代“机器人”——现代机器人的雏形
人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史
西周时期，我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人，是我国最早记载 的机器人。
网络化控制与智能仪器仪表教育部
26.09.2020
重点实验室
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• 我国的机器人技术起步较晚，约于20世纪 70年代末、80年代初开始。20世纪90年代中 期，6 000 m以下深水作业机器人试验成功， 目前已经达到7000米。以后的近10年中，在 步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节 机器人的研制等国际前沿领域逐步缩小了与世 界先进水平的差距，
• 国内机器人方面的主要学术刊物《机器人》、 《机器人技术与应用》等。
现有的机器人差不多都采用这种控制方式。作 为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是 1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和 UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工 业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形 特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。
1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉 传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。
中国工业机器人进展
• 我国于1972年开始研制自己的工业机器人。
•
进入80年代后，我国机器人技术的开发与研究得到
了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对
工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业 机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬 运机器人。
• 1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施， 智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的 研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种 机器人。
• 机器人一词虽出现得较晚，然而这一概念在人 类的想象中却早已出现。制造机器人是机器人技 术研究者的梦想，代表了人类重塑自身、了解自 身的一种强烈愿望。自古以来，就有不少科学家 和杰出工匠制造出了具有人类特点或具有模拟动 物特征的机器人雏形。
• 1，西周时期，偃师---能歌善舞的伶人； • 2，春秋后期，鲁班---木鸟，能在空中飞行“三日
•
从90年代初期起，我国的工业机器人又在实践中迈
进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、
搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批
机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国
机器人产业的腾飞奠定了基础。
我国机器人发展的瓶颈
• 主要是基础零部件的技术不过关： • 伺服电机，高精度减速器、高精度位置编
• 目前，对全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和 日本。美国在机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而
日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。机器人技术
的发展推动了机器人学的建立，许多国家成立了机器人协会，美 国、日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学学位。
•
20世纪70年代以来，许多大学开设了机器人课程，开展了机
器人学的研究工作，如美国的MIT、RPI（美国伦斯勒理工学院
RENSSELAERPOLYTECHNICINSTITUTE ）、
• Stanford、Carnegie-Mellon、Conell、Purdue、Univ of
California等大学都是研究机器人学富有成果的著名学府。
• 随着机器人学的发展，相关的国际学术交流活动也日渐增多， 目前最有影响的国际会议是IEEE每年举行的机器人学及自动化 国际会议，此外还有国际工业机器人会议(ISIR)和国际工业机器 人技术会议(CIRT)等。出版的相关期刊有“Robot Today”、 “Robotics Research”、“Robotics and Automation”等多种。
而不下”。 • 3，地动仪、计里鼓车，指南车，木牛流马 ， • 4，1662年，日本的竹田近江---自动机器玩偶 ； • 5，1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊---机器鸭 ；
• …...
• 现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景 是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利 用。
•
自1946年第一台数字电子计算机问世以来，
机器人技术基础
（工业机器人）
绪论
• 本章将主要介绍机器人的由来与发展、 机器人的定义、机器人技术的研究领域与 学科范围以及机器人的分类、应用、组成 与技术参数等。
• 0.1 概 述
• 0.1.1 机器人的由来与发展
• 1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本 《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器 人一词。剧中机器人(Robot)这个词的本意 是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外 表、特征和功能的机器，是一种人造的劳 力。
• 目前部分国家倾向于美国机器人协会所给出的定义：机器 人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过 可编程序动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械 手。这个定义实际上指的是工业机器人。
• 一般地说，可以定义机器人是由程序控制的，具有人或生物 的某些功能，可以代替人进行工作的机器。
背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于
1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械
式的主从机械手。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概 念，并申请了专利。
该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关 节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实 现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器 人。
计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、
低价格的方向发展。
• 大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进 展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与 数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器 人的开发奠定了基础。
•
另一方面，原子能实验室的恶劣环境要求某
些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求
码器、先进的运动控制系统； • 制约了我国的装备制造业的发展； • 所以，国家在基础部件的研究和开发方面
投入的力量比较大---国家的重大科研项目。
0.1.2 机器人的定义
• 机器人现在虽然已被广泛应用，且越来越 受到人们的重视，而机器人这一名词却还没有 一个统一、严格、准确的定义。不同国家、不 同研究领域的学者给出的定义不尽相同，虽然 定义的基本原则大体一致，但仍有较大区别。 欧美国家的定义限定多一些，日本给出的定义 宽松一些，这样就使得机器人的定义范围大小 不同，以至在统计机器人的数量时，由于定义 限定的差异，各种统计数字会有很大出入，故 经常要给予特殊说明。